VI. Co rozumiemy pod pojęciem czasu?
Pojęcie czasu wydaje nam się intuicyjne i znajome. Problem pojawia się wtedy, kiedy chcemy podać dokładną definicję. Jesteśmy w podobnej sytuacji jak święty Augustyn, który na pytanie, czym jest czas, odpowiedział: “Gdy nikt mnie nie pyta, wiem, kiedy jednak chcę to wyjaśnić, nie wiem”. Pojęcie czasu jest na tyle nieprecyzyjne i tak trudno go zdefiniować, że na przykład brytyjski fizyk Julian Barbour uważa, że trzeba go całkowicie wyeliminować z nauki. Bo co to za nauka, która opiera się na tak nieprecyzyjnym pojęciu jak czas, którego nikt nie widział i nikt dokładnie nie wie, czym jest. Barbour próbuje całą fizykę przebudować tak, aby czas w niej nie występował.
Prawdą jest, że czasu nie możemy bezpośrednio obserwować. Możemy jednak zauważać zmiany w otoczeniu i niektóre procesy wykorzystać jako zegar. W praktyce można używać różnych procesów okresowych, takich, jak obroty Ziemi czy ruch wahadła. Do rozważań teoretycznych dobrze nadaje się zegar świetlny, który składa się z dwóch luster, między którymi odbija się foton. Problem polega tylko na tym, że proces cykliczny wcale nie mierzy czasu w sensie jego upływu. W ogóle nie zapewnia, że czas płynie do przodu. Wręcz przeciwnie, procesy cykliczne mogą sugerować, że czas też może przebiegać w cyklach i powracać do stanu wcześniejszego.
Istnieją również procesy liniowe, które można wykorzystać do mierzenia czasu. Na przykład palącą się świecę czy rozpad izotopów. Te lepiej odpowiadają naszemu subiektywnemu wyobrażeniu o czasie, jako o czymś płynącym w jednym kierunku od przeszłości przez teraźniejszość do przyszłości. Czy takie rozumienie czasu jest tylko naszą iluzją czy kierunek czasu to coś obiektywnego? My obserwujemy, jak się starzejemy i wydaje nam się, że nie może być inaczej. Tylko, że w mikroświecie jest inaczej! Niektóre cząstki elementarnie się nie starzeją. Wszystko wokół nich jest w ruchu, tylko sam ruch nie daje możliwości ustalenia kierunku czasu. My obserwujemy nie tylko ruch obiektów, który może odbywać się tam i z powrotem, ale również zmiany powiązane ze wzrostem entropii, które są nieodwracalne. Czy w mikroświecie jest także coś, co pozwala ustalić kierunek czasu? Okazuje się, że tak. Istnieją cząstki elementarne (tzw. kaony), dla których rozpad i powstawanie nie jest symetryczne w czasie, co sugeruje, że strzałka czasu pojawia się już na poziomie cząstek elementarnych.
Jeżeli upływ czasu jest czymś obiektywnym, to w jaki sposób jest on uwzględniony w naszych modelach rzeczywistości?
W mechanice klasycznej czas nie płynie. Jest to po prostu parametr liczbowy, który wkładamy w równania. Nie ma żadnego powodu, dla którego tak rozumiany czas miałby płynąć. W równaniach nawet nie rozróżnia się kierunku czasu.
Jeżeli kierunek czasu i podział na przeszłość, teraźniejszość i przyszłość jest obiektywną właściwością naszego Wszechświata, to potrzebujemy modelu, który to w jakiś sposób uwzględnia. Jedną z możliwości jest wykorzystanie idei brytyjskiego fizyka Stephena Wolframa, który proponuje modelowanie Wszechświata, jako automatu komórkowego.